JPWO2014112118A1 - 周波数変換装置、波長多重装置および周波数変換方法 - Google Patents

Abstract

周波数変換装置は、源変調光を無変調光に変換する光変換手段と、前記光変換手段によって得られた前記無変調光を基準光として用いて、前記源変調光を所望の周波数の変調光に変換する周波数変換手段と、を備える。

Description

本発明は、周波数変換装置、波長多重装置および周波数変換方法に関する。

ＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）では、カラーレス機能が求められている。カラーレス機能では、任意の波長光信号をネットワークに送出できることを利点としている。カラーレス機能を実現するために、周波数（波長）を変換できることが好ましい。例えば、非線形結晶に変調光ω１と無変調光ω２を入力し、差周波（ω２−ω１）を発生させることによって、変調光を異なる周波数に変換することができる（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００５−１７３５７２号公報 特開２０００−１７１８４１号公報

しかしながら、特許文献１，２の技術では、変調光の周波数を所望の周波数に変換する場合、変調光の周波数ω１の情報を得ることによって、無変調光の周波数ω２を決めることができる。つまり、非線形結晶に入力する無変調光の波長を決めるためには、変調光の周波数をモニタする必要があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、周波数をモニタせずに周波数を所望の周波数に変換することができる周波数変換装置、波長多重装置および周波数変換方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、明細書開示の周波数変換装置は、源変調光を無変調光に変換する光変換手段と、前記光変換手段によって得られた前記無変調光を基準光として用いて、前記源変調光を所望の周波数の変調光に変換する周波数変換手段と、を備える。

上記課題を解決するために、明細書開示の波長多重装置は、複数の波長光を合波する合波器と、前記合波器の各入力ポートに接続された上記の複数の周波数変換装置と、前記複数の周波数変換装置のいずれかに任意の波長光を入力する光スイッチと、を備える。

明細書開示の周波数変換装置、波長多重装置および周波数変換方法によれば、周波数をモニタせずに周波数を所望の周波数に変換することができる。

（ａ）は信号光を多重する例について説明するための図であり、（ｂ）は周波数変換手段について説明するための図であり、（ｃ）は周波数の制御について説明するための図である。 実施例１に係る周波数変換装置のブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。 実施例２に係る周波数変換装置のブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は、スペクトル形状が非対称である場合の周波数変換について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。 実施例３に係る周波数変換装置のブロック図である。 （ａ）および（ｂ）は逓倍部について説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。 実施例４に係る周波数変換装置のブロック図である。 所望の周波数の無変調光を選択する構成の一例を表す図である。 所望の周波数の無変調光を選択する構成の他の例を表す図である。 周波数変換装置が適用される構成例を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は各チャネルの設定例である。

実施例の説明に先立って、カラーレスについて説明する。図１（ａ）は、チャネルＣｈ１の信号光（周波数ｆ１の変調光）と、チャネルＣｈｎの信号光（周波数ｆ１の変調光）とを波長多重部１０１で多重する例について説明するための図である。図１（ａ）を参照して、両者とも周波数がｆ１で同じであるため、チャネルＣｈｎの変調光の周波数（波長）がｆｎ（≠ｆ１）に変換されている。この場合、両変調光の元の周波数が同じであっても、波長多重が可能である。

図１（ｂ）は、周波数変換手段１０２について説明するための図である。周波数変換手段１０２として、例えば非線形結晶を用いることができる。図１（ｂ）を参照して、周波数ｆｘのアイドル光（無変調光）および周波数ｆｙの信号光（変調光）が周波数変換手段１０２に入射される。一例として周波数変換手段１０２は、差周波成分を出力する非線形結晶であり、周波数ｆｚ（＝ｆｘ−ｆｙ）の光信号（変調光）を出力する。すなわち、周波数ｆｙの変調光が周波数ｆｚの変調光に変換される。

ここで、上記無変調光の周波数ｆｘが所望値に制御されており、周波数ｆｙが不定であるとする。この場合、周波数変換手段１０２から出力される変調光の周波数ｆｚは、周波数ｆｙに依存することになる。そこで、周波数ｆｙをモニタしつつ周波数ｆｘを調整することによって、周波数ｆｙを所望値に制御する必要が生じる。図１（ｃ）は、周波数ｆｙの制御について説明するための図である。図１（ｃ）を参照して、モニタ１０３によって周波数ｆｙを検出し、検出された周波数に応じて周波数ｆｚが所望値になるように周波数コントローラ１０４が無変調光用の光源１０５を電気的に制御する。このように、周波数変換手段１０２に入力される無変調光の波長を電気的に制御するためには、変調光の周波数をモニタする必要があった。

そこで、以下の実施例では、周波数をモニタせずに周波数を所望の周波数に変換することができる周波数変換装置および周波数変換方法について説明する。

図２は、実施例１に係る周波数変換装置１００のブロック図である。図２を参照して、周波数変換装置１００は、周波数変換部１０、中心周波数抽出部２０、および周波数変換部３０を備える。中心周波数抽出部２０は、共振器２１、フィルタ２２、および増幅器２３を備える。

周波数変換部１０は、差周波成分を発生させる非線形結晶である。周波数変換部１０には、周波数ｆｙの変調光ｆｙと周波数ｆｘの無変調光ｆｘとが入力される。周波数ｆｙは、任意の周波数である。周波数ｆｘは、周波数変換装置１００に出力させたい所望の周波数である。周波数変換部１０は、無変調光ｆｘと変調光ｆｙとの差周波成分を発生させる。具体的には、周波数変換部１０は、（ｆｘ−ｆｙ）の周波数を有する変調光（ｆｘ−ｆｙ）を出力する。変調光（ｆｘ−ｆｙ）の波形は、変調光ｆｙと同じである。

中心周波数抽出部２０は、変調光ｆｙの中心周波数を抽出することによって変調光ｆｙを周波数ｆｙの無変調光に変換する。具体的には、共振器２１が変調光ｆｙを共振させることによって変調光ｆｙを平均化させる。次に、フィルタ２２が、共振させた変調光ｆｙから中心周波数ｆｙを抽出することによって周波数ｆｙの無変調光ｆｙを出力する。フィルタ２２は、バンドパスフィルタであり、例えば櫛型（Ｃｏｍｂ型）狭帯域通過フィルタである。増幅器２３は、無変調光ｆｙの強度を所望値まで増幅する。以上の過程を経て、中心周波数抽出部２０は、変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換する。この無変調光ｆｙが基準光として用いられる。

周波数変換部３０は、和周波成分を発生させる非線形結晶である。周波数変換部３０には、変調光（ｆｘ−ｆｙ）と基準光として機能する無変調光ｆｙとが入力される。周波数変換部３０は、変調光（ｆｘ−ｆｙ）と無変調光ｆｙとの和周波成分を発生させる。具体的には、周波数変換部３０は、ｆｘの周波数を有する変調光ｆｘを出力する。変調光ｆｘの波形は、変調光ｆｙと同じである。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。図３（ａ）を参照して、周波数変換部１０において、変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光（ｆｘ−ｆｙ）が生成される。次に、図３（ｂ）を参照して、周波数変換部３０において、変調光（ｆｘ−ｆｙ）と無変調光ｆｙとから変調光ｆｘが生成される。

本実施例によれば、源変調光としての変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換し、得られた無変調光ｆｙを基準光として用いて変調光ｆｙを所望の周波数の変調光ｆｘに変換することができる。したがって、周波数をモニタすることなく、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有する変調光ｆｘに変換することができる。なお、本実施例においては、中心周波数抽出部２０が、源変調光を基準光に変換する光変換手段として機能する。周波数変換部１０および周波数変換部３０が、基準光を用いて源変調光を所望の周波数の変調光に変換する周波数変換手段として機能する。周波数変換部１０が、源変調光と所望の周波数を有する無変調光との差周波成分を生成する差周波成分生成手段として機能する。周波数変換部３０が、基準光と差周波成分との和周波成分を生成する和周波成分生成手段として機能する。

変調光の周波数を変換する際に、スペクトル形状も変化し得る。スペクトル形状が変化するような周波数変換では、位相変調やＦＭ変調の場合では信号が変形する可能性がある。したがって、スペクトル形状を維持しつつ、中心周波数を入力周波数に依存しない固定の中心周波数に相対的に移動させることができる周波数変換装置が望ましい。

図４は、実施例２に係る周波数変換装置１００ａのブロック図である。図４を参照して、周波数変換装置１００ａが図２の周波数変換装置１００と異なる点は、周波数変換部４０がさらに備わっている点である。周波数変換部４０には、周波数変換部３０が出力する変調光ｆｘと、２×ｆｘの周波数を有する無変調光２ｆｘとが入力される。周波数変換部４０は、差周波成分を発生させる非線形結晶である。周波数変換部４０は、無変調光２ｆｘと変調光ｆｘとの差周波成分を発生させる。具体的には、周波数変換部１０は、ｆｘの周波数を有する変調光ｆｘを出力する。

ここで、変調光ｆｙのスペクトル形状が中心周波数を中心に非対称である場合の周波数変換について説明する。図５（ａ）を参照して、周波数ｆｘ＞周波数ｆｙの場合において周波数ｆｘと周波数ｆｙとの差周波成分を生成する場合、差周波（ｆｘ−ｆｙ）は、周波数ｆｙが小さくなると逆に大きくなる。したがって、図５（ｂ）を参照して、無変調光ｆｘと変調光ｆｙとの差周波成分である変調光（ｆｘ−ｆｙ）のスペクトル形状は、変調光ｆｙのスペクトル形状に対して反転する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施例において変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。図６（ａ）を参照して、周波数変換部１０において、変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光（ｆｘ−ｆｙ）が生成される。この変調光（ｆｘ−ｆｙ）のスペクトル形状は、変調光ｆｙのスペクトル形状を反転させた形状を有している。次に、図６（ｂ）を参照して、周波数変換部３０において、変調光（ｆｘ−ｆｙ）と無変調光ｆｙとから変調光ｆｘが生成される。変調光と無変調光との和周波成分を生成する際には、スペクトル形状は変化しない。さらに、図６（ｃ）を参照して、周波数変換部４０において、変調光ｆｘのスペクトル形状が反転する。以上の過程を経て、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有しかつ変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘに変換することができる。なお、本実施例においては、周波数変換部４０が、スペクトルを反転させる反転手段として機能する。

ここで、周波数変換について検討する。周波数ｘと周波数ｙの光から周波数ｘ−ｙの光を生成する非線形デバイスでは、（ｘ，ｙ）→ｘ−ｙの規則性が得られる。
ここで変調光かどうかを区別するため変調光に「ｉ」をつけて表現して整理すると、周波数ｘの無変調光と周波数ｙの変調光は、周波数ｘ−ｙの変調信号を出力するので（ｘ，ｉｙ）→ｉ（ｘ−ｙ）となる。同様にして、（ｘ，ｙ）→ｘ−ｙ、（ｉｘ，ｙ）→ｉ（ｘ−ｙ）、（ｉｘ，ｉｙ）→ｘ−ｙが成立する。ただし、どちらも同じ信号で周波数だけ異なる場合に限る。

整数倍の高調波周波数を生成できることを考慮して、ある任意の周波数xの変調光を周波数にかかわらず、固定の周波数に変換する。例えば、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを正の整数として、入力される変調光ｙと無変調光ｘについて、それぞれ整数倍して周波数変換すると、（ａｘ，ｉｂｙ）→ｉ（ａｘ−ｂｙ）、（ｃｘ，ｉｄｙ）→ｉ（ｃｘ−ｄｙ）、（ｅｘ，ｉｆｙ）→ｉ（ｅｘ−ｆｙ）が成立する。

さらに、生成されたこれらの変調光から、２つの光を選び、増幅して再度同じ波長(周波数)変換の操作を行う。すると、（ｉ（ｃｘ−ｄｙ），ｉ（ｅｘ−ｆｙ））→ｃｘ−ｄｙ−ｅｘ＋ｆｙ＝（ｃ−ｅ）ｘ＋（−ｄ＋ｆ）ｙが成立する。この無変調光と先ほど生成した光のうち選ばなかったものとを再度、同じ周波数変換操作すると、（ｉ（ａｘ−ｂｙ），（ｃ−ｅ）ｘ＋（ｄ＋ｆ）ｙ）→ｉ（ａｘ−ｂｙ−（ｃ−ｅ）ｘ＋（−ｄ＋ｆ）ｙ）＝ｉ（（ａ−ｃ＋ｅ）ｘ＋（−ｂ−ｄ＋ｆ）ｙ）が成立する。

ｆ＝ｂ＋ｄ、ａ−ｃ＋ｅ＜＞０になるような正の整数を選択するために、例えばｂ＝ｄ＝１、ｆ＝２、ａ＝１、ｃ＝１、ｅ＝１とすると、（ｘ，ｉｙ）→ｉ（ｘ−ｙ）、（ｘ，ｉｙ）→ｉ（ｘ−ｙ）、（ｘ，ｉ２ｙ）→ｉ（ｘ−２ｙ）、（ｉ（ｘ−ｙ），ｙ）→ｉｘが成立する。つまり、源変調光としての変調光ｆｙから得られた無変調光ｆｙを基準光として用いれば、種々の構成により、変調光ｆｙを所望の周波数の変調光ｆｘに変換することができる。実施例３においては、周波数変換装置の他の例について説明する。

図７は、実施例３に係る周波数変換装置１００ｂのブロック図である。図７を参照して、周波数変換装置１００ｂが図４の周波数変換装置１００ａと異なる点は、中心周波数抽出部２０の代わりに逓倍部２０ｂが設けられ、周波数変換部５０および周波数変換部６０がさらに備わっている点である。

図８（ａ）および図８（ｂ）は、逓倍部２０ｂについて説明するための図である。図８（ａ）を参照して、逓倍部２０ｂは、共振器２１、フィルタ２２および増幅器２３に加えて、周波数変換部２４を備えている。共振器２１、フィルタ２２および増幅器２３は、変調光ｆｙの中心周波数を抽出することによって、変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換する。周波数変換部２４には、変調光ｆｙと無変調光ｆｙとが入力される。周波数変換部２４は、和周波成分を生成する非線形結晶であり、変調光ｆｙと無変調光ｆｙとから、２ｆｙの周波数を有する変調光２ｆｙを生成する。

ここで、２つの変調光ｆｙから単純に和周波成分を生成すると、スペクトル幅が広がってしまう。これに対して、逓倍部２０ｂでは、変調光ｆｙから無変調光ｆｙを生成し、当該無変調光ｆｙと変調光ｆｙとの和周波成分が生成されている。この場合、スペクトル幅の拡大が抑制される。なお、図８（ｂ）を参照して、非線形しきい値より上にスペクトルの広がりがある場合は中心波長の強度を大きくして信号強度を下げれば、変調光２ｆのスペクトル幅は広がらない。

再度図７を参照して、周波数変換部１０には、周波数ｆｙの変調光ｆｙと周波数ｆｘの無変調光ｆｘとが入力される。周波数変換部１０は、（ｆｘ−ｆｙ）の周波数を有する変調光（ｆｘ−ｆｙ）を出力する。変調光（ｆｘ−ｆｙ）は、周波数変換部３０に入力される。逓倍部２０ｂには、変調光ｆｙが入力される。逓倍部２０ｂは、２×ｆｙの周波数の変調光２ｆｙを出力する。

周波数変換部５０には、無変調光ｆｘと変調光２ｆｙとが入力される。周波数変換部５０は、差周波成分を生成する非線形結晶である。周波数変換部５０は、ｆｘ−２ｆｙの周波数を有する変調光ｆｘ−２ｆｙ（無変調光ｆｘと変調光２ｆｙとの差周波成分）を出力する。周波数変換部６０には、周波数変換部１０が出力する変調光（ｆｘ−ｆｙ）と、周波数変換部５０が出力する変調光（ｆｘ−２ｆｙ）とが入力される。周波数変換部６０は、差周波成分を生成する非線形結晶である。周波数変換部６０は、変調光ｆｙ（変調光（ｆｘ−ｆｙ）と変調光（ｆｘ−２ｆｙ）との差周波成分）を出力する。周波数変換部６０が出力する無変調光ｆｙは、周波数変換部３０に入力される。

周波数変換部３０は、ｆｘの周波数を有する変調光ｆｘ（変調光（ｆｘ−ｆｙ）と無変調光ｆｙとの和周波成分）を出力する。周波数変換部４０には、周波数変換部３０が出力する変調光ｆｘと、２×ｆｘの周波数を有する無変調光２ｆｘとが入力される。周波数変換部４０は、無変調光２ｆｘと変調光ｆｘとの差周波成分を発生させることによって、変調光ｆｘのスペクトル形状を反転させる。以上の過程を経て、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有しかつ変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘに変換することができる。

図９（ａ）〜図９（ｃ）は、本実施例において変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光ｆｘが生成される過程を説明するための図である。図９（ａ）を参照して、周波数変換部１０において、変調光ｆｙと無変調光ｆｘとから変調光（ｆｘ−ｆｙ）が生成される。この変調光（ｆｘ−ｆｙ）のスペクトル形状は、変調光ｆｙを反転させた形状を有している。次に、図９（ｂ）を参照して、逓倍部２０ｂにおいて変調光ｆｙから変調光２ｆｙが生成される。周波数変換部５０は、ｆｘ−２ｆｙの周波数を有する変調光ｆｘ−２ｆｙを出力する。変調光（ｆｘ−ｆｙ）のスペクトル形状は、変調光２ｆｙを反転させた形状を有している。

次に、図９（ｃ）を参照して、変調光（ｆｘ−ｆｙ）と変調光（ｆｘ−２ｆｙ）とが同じスペクトル形状を有していることから、周波数変換部６０において、変調光（ｆｘ−２ｆｙ）と変調光（ｆｘ−ｆｙ）とから無変調光ｆｙが生成される。次に、周波数変換部３０において、無変調光ｆｙと変調光（ｆｘ−ｆｙ）とから変調光ｆｘが生成される。この変調光ｆｘのスペクトル形状を反転させることによって、変調光ｆｙと同じスペクトル形状の変調光ｆｙが生成される。

本実施例においても、源変調光としての変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換し、得られた無変調光ｆｙを基準光として用いて変調光ｆｙを所望の周波数の変調光ｆｘに変換することができる。また、変調光ｆｘのスペクトル形状を反転させることによって、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有しかつ変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘに変換することができる。なお、本実施例においては、逓倍部２０ｂ、周波数変換部５０および周波数変換部６０が、源変調光を基準光に変換する光変換手段として機能する。

図１０は、実施例４に係る周波数変換装置１００ｃのブロック図である。図１０を参照して、周波数変換装置１００ｃが図７の周波数変換装置１００ｂと異なる点は、周波数変換部１０の代わりに周波数変換部１０ｃが設けられ、周波数変換部５０の代わりに、周波数変換部５１および周波数変換部５２が設けられている点である。周波数変換部１０ｃおよび周波数変換部５１，５２は、周波数ｆｘを対称軸として周波数ｆｙを対称移動させることによって、２ｘ−ｙの周波数成分を生成する非線形結晶である。

周波数変換部１０ｃには、周波数ｆｙの変調光ｆｙと周波数ｆｘの無変調光ｆｘとが入力される。周波数変換部１０ｃは、（２ｆｘ−ｆｙ）の周波数を有する変調光（２ｆｘ−ｆｙ）を出力する。変調光（２ｆｘ−ｆｙ）は、周波数変換部３０に入力される。逓倍部２０ｂには、変調光ｆｙが入力される。逓倍部２０ｂは、２×ｆｙの周波数の変調光２ｆｙを出力する。

周波数変換部５１には、無変調光ｆｘと変調光２ｆｙとが入力される。周波数変換部５１は、２ｆｘ−２ｆｙの周波数を有する変調光（２ｆｘ−２ｆｙ）を出力する。周波数変換部５２には、無変調光ｆｘと変調光ｆｙとが入力される。周波数変換部５２は、２ｆｘ−ｆｙの周波数を有する変調光（２ｆｘ−ｆｙ）を出力する。変調光（２ｆｘ−２ｆｙ）と変調光（２ｆｘ−ｆｙ）とが同じスペクトル形状を有していることから、周波数変換部６０において、変調光（２ｆｘ−２ｆｙ）と変調光（２ｆｘ−ｆｙ）とから無変調光ｆｙが生成される。

周波数変換部３０は、２ｆｘの周波数を有する変調光２ｆｘ（変調光（２ｆｘ−ｆｙ）と無変調光ｆｙとの和周波成分）を出力する。周波数変換部４０には、周波数変換部３０が出力する変調光２ｆｘと、４×ｆｘの周波数を有する無変調光４ｆｘとが入力される。周波数変換部４０は、無変調光４ｆｘと変調光２ｆｘとの差周波成分を発生させることによって、変調光２ｆｘのスペクトル形状を反転させる。この変調光２ｆｘと無変調光ｆｘとの差周波成分を生成すれば、所望の周波数ｆｘを有し変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘを生成することができる。

本実施例においても、源変調光としての変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換し、得られた無変調光ｆｙを基準光として用いて変調光ｆｙを所望の周波数の変調光ｆｘに変換することができる。また、変調光ｆｘのスペクトル形状を反転させることによって、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有しかつ変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘに変換することができる。なお、本実施例においては、逓倍部２０ｂ、周波数変換部５１，５２および周波数変換部６０が、源変調光を基準光に変換する光変換手段として機能する。

（変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換するための他の例）
なお、入力される変調光ｆｙが中心周波数で最大のピークを持たないようなスペクトル形状（例えばダブルピーク形状）を有する場合がある。このような場合、変調信号ｆｙの中心周波数を有する無変調光を生成することは困難である。そこで、変調光ｆｙが中心周波数で最大ピークを持たないような場合に変調光ｆｙを無変調光ｆｙに変換する他の例について説明する。

各チャネルの周波数がΔＨｚの等間隔の周波数であれば、あるｎ番目の周波数は基準周波数ｆａを用いてｆｎ＝ｆａ＋ｎ×Δと表すことができる。したがって、「ｎ」が決まれば、対象の周波数が決まる。受信した変調光が何番目の周波数であるかをモニタすることによって、あらかじめ用意した多波長アイドル光源から対象となる周波数を有する無変調光を選択して出力することができる。

図１１は、所望の周波数の無変調光を選択する構成の一例を表す図である。図１１を参照して、多波長アイドル光源２０１は、複数の周波数の無変調光を出力する。光クロスコネクト制御部２０２は、ＭＥＭＳなどの光クロスコネクト手段２０３を制御することによって、多波長アイドル光源２０１に所望の周波数の無変調光を出力させる。この無変調光を変調光ｆｙの中心周波数の無変調光として用いることができる。

図１２は、所望の周波数の無変調光を選択する構成の他の例を表す図である。図１２を参照して、波長選択部７１は、周波数ｆａ＋ｋΔの無変調光ｆａ＋ｋΔを出力する。「ｋ」は０〜ｎの整数である。周波数変換部７２は、周波数ｆａの無変調光ｆａと無変調光ｆａ＋ｋΔの和周波成分である無変調光２ｆａ＋ｋΔを出力する。周波数変換部７３は、ｎ番目の周波数ｆｙ（＝ｆａ＋ｎΔ）を有する変調光ｆｙと無変調光２ｆａ＋ｋΔとの差周波成分である変調光ｆａ＋（ｋ−ｎ）Δを出力する。

バンドパスフィルタ７４は、周波数ｆａの光のみ選択的に透過するフィルタである。したがって、ｋ＝ｎである場合にのみ変調光ｆａ＋（ｋ−ｎ）Δを透過する。波長選択部７１は、バンドパスフィルタ７４が変調光ｆａを出力するまで「ｋ」を変化させる。バンドパスフィルタ７４が変調光ｆａを出力すると、周波数変換部７５は、無変調光ｆｘ（＝ｆａ＋ｘΔ）と変調光ｆａとの和周波成分である変調光２ｆａ＋ｘΔを出力する。周波数変換部７６は、変調光２ｆａ＋ｘΔと無変調光ｆａとの差周波成分である変調光ｆａ＋ｘΔを出力する。このような構成により、任意の周波数ｆｙを有する変調光ｆｙを、所望の周波数ｆｘを有し変調光ｆｙと同じスペクトル形状を有する変調光ｆｘに変換することができる。なお、本例においては、ｋ＝ｎの場合に波長選択部７１から出力される無変調光ｆａ＋ｋΔが、変調光ｆｙの無変調光ｆｙに相当する。

（周波数変換装置が適用される構成例）
図１３を参照して、複数の波長光を合波する波長多重部２０４の各チャネルポートに、各ポートに対応した周波数の変調光を出力する上記各例のいずれかの周波数変換装置を接続されている。この構成により、上流から受信された任意の周波数（波長）をどのポートにでも転送できることになる。変調信号が送信されていない空ポートに各周波数を光スイッチ２０５によって光クロスコネクトさせることによって、どの周波数も問題なく適正な空き周波数に変換することができる。通常のＷＤＭ多重の際には各チャネルのパワーレベルを調整する必要があるが、その調整のための可変減衰手段は、各周波数変換部における波長(周波数)変換効率を調整することによって出力パワーを調整することで代用できるので不要である。

図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は、各チャネルの設定例である。図１４（ａ）を参照して、波長の低い方から高い方に順にチャネルを設定してもよい。また、図１４（ｂ）および図１４（ｃ）のように、波長範囲の中心付近から、空いている波長に順次光クロスコネクトを接続させることによって各チャネルを設定してもよい。

（他の例）
上記各例においては、周波数変換部として非線形結晶を用いているが、他の周波数変換手段を用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０，３０，４０ 周波数変換部
２０ 中心周波数抽出部
２１ 共振器
２２ フィルタ
２３ 増幅器
１００ 周波数変換装置

図４は、実施例２に係る周波数変換装置１００ａのブロック図である。図４を参照して、周波数変換装置１００ａが図２の周波数変換装置１００と異なる点は、周波数変換部４０がさらに備わっている点である。周波数変換部４０には、周波数変換部３０が出力する変調光ｆｘと、２×ｆｘの周波数を有する無変調光２ｆｘとが入力される。周波数変換部４０は、差周波成分を発生させる非線形結晶である。周波数変換部４０は、無変調光２ｆｘと変調光ｆｘとの差周波成分を発生させる。具体的には、周波数変換部４０は、ｆｘの周波数を有する変調光ｆｘを出力する。

Claims (7)

1. 源変調光を無変調光に変換する光変換手段と、
   前記光変換手段によって得られた前記無変調光を基準光として用いて、前記源変調光を所望の周波数の変調光に変換する周波数変換手段と、を備えることを特徴とする周波数変換装置。
2. 前記周波数変換手段は、前記源変調光と前記所望の周波数を有する無変調光との差周波成分を生成する差周波成分生成手段と、前記基準光と前記差周波成分との和周波成分を生成する和周波成分生成手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の周波数変換装置。
3. 前記和周波成分のスペクトルを反転させる反転手段を備えることを特徴とする請求項２記載の周波数変換装置。
4. 前記光変換手段は、前記源変調光の中心周波数を選択的に透過することによって、前記源変調光を無変調光に変換することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の周波数変換装置。
5. 前記光変換手段は、前記源変調光の周波数を検出し、当該検出された周波数を有する無変調光を選択して出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の周波数変換装置。
6. 複数の波長光を合波する合波器と、
   前記合波器の各入力ポートに接続された請求項１〜５のいずれかに記載の複数の周波数変換装置と、
   前記複数の周波数変換装置のいずれかに任意の波長光を入力する光スイッチと、を備えることを特徴とする波長多重装置。
7. 源変調光を無変調光に変換する工程と、
   前記無変調光を基準光として用いて、前記源変調光を所望の周波数の変調光に変換する工程と、を含むことを特徴とする周波数変換方法。

Images